Ученые создали самую эффективную солнечную батарею в мире

Ученые из Университета Сиднея совершили прорыв в области возобновляемой энергетики. Под руководством профессора Аниты Хо-Бейли команда разработала самую эффективную и самую большую на сегодня трехслойную перовскитно-кремниевую солнечную панель. Она соединила сразу три слоя полупроводников, что позволило рекордно повысить коэффициент преобразования энергии солнца в электричество.

Во время официальных тестов устройство показало стабильную эффективность 23,3% на площади 16 квадратных метров — это самый высокий результат в мире для большой панели этого типа, пишет издание Interesting Engineering. На меньших образцах эффективность достигла 27,06%.

Но главное — новая технология показала впечатляющую устойчивость к температурным колебаниям и длительному освещению.

Как работают перовскитные солнечные элементы

Трехслойные солнечные элементы (triple-junction) состоят из трех полупроводниковых слоев, каждый из которых улавливает свое "окно" солнечного спектра. Благодаря этому они способны преобразовывать значительно больше света, чем обычные кремниевые панели.

Чтобы улучшить работу устройства, команда решила отказаться от неустойчивых компонентов, которые ранее ограничивали срок службы таких панелей. Вместо традиционного метиламония, склонного к разрушению, исследователи использовали рубидий — щелочной металл, стабилизирующий структуру кристаллов.

Кроме того, они заменили литий-фторид на пиперазиний дихлорид, который сделал поверхность элемента более выносливой к влажности и перегревам. А соединения между слоями усилили золотыми наночастицами, которые улучшили проводимость и пропускание света.

Что показали испытания в экстремальных условиях

Разработка прошла серию реалистичных тестов, которые должны были подтвердить ее готовность к работе в естественной среде. Самый маленький образец панели выдержал 200 температурных циклов — от мороза до жары (от -40 до +85°C) — без существенных изменений в структуре.

После более 400 часов непрерывного освещения панель сохранила 95% первоначальной мощности, что стало беспрецедентным результатом для перовскитных технологий. Для сравнения, большинство предыдущих образцов теряли до трети производительности после аналогичных испытаний.

В чем прорыв технологии перовскитных панелей

1. Более высокая эффективность. Трехслойная структура позволяет использовать более широкий спектр света, что увеличивает выработку энергии.
2. Долговечность. Новые химические соединения значительно повышают устойчивость материала к влаге, температурам и ультрафиолету.
3. Масштабируемость. Технологию можно применять для больших промышленных панелей без потери эффективности.

Такие показатели свидетельствуют, что перовскитные элементы могут стать полноценной альтернативой традиционным кремниевым панелям, которые уже достигли пределов своей эффективности.

Что это означает для будущего солнечной энергетики

Исследователи отмечают: мы стоим на пороге нового этапа развития солнечных технологий. Если перовскитные панели докажут свою стабильность в промышленном масштабе, они смогут существенно удешевить "зеленую" энергию.

В будущем такие гибридные панели могут покрывать не только крыши домов, но и целые солнечные фермы, где каждый процент эффективности имеет большое значение.

"Это только начало - следующее поколение материалов сможет превысить даже эти рекордные показатели", — уверена профессор Хо-Бейли.

Как сообщалось, Китай начал масштабный проект — строительство Великой солнечной стены в пустыне Кубуки, который имеет целью превратить эту пустыню в мощный центр возобновляемой энергии.

Также мы рассказывали, что в Австралии успешно запустили солнечную электростанцию Glenrowan West мощностью 149 МВт, которая доказала возможность гармоничного сосуществования энергетики и фермерства. Основная идея проекта — рациональное землепользование: территория продолжает использоваться для сельского хозяйства, параллельно генерируя возобновляемую энергию.